Teste de descarga para antena lançadora

14 de junho de 2023

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pela Agência Espacial Europeia

Manter um lançador em vôo conectado ao solo é uma das tarefas mais difíceis que uma antena pode ter. Ter que lidar com altas temperaturas, vibrações e turbilhonamento atmosférico já é bastante difícil, mas a mudança dos níveis de pressão atmosférica à medida que o lançador se dirige para o vácuo do espaço (e potencialmente de volta) pode causar o risco de descargas elétricas perigosas chamadas corona – que estão sendo testadas aqui.

O design da antena que está sendo testado no Laboratório de Radiofrequência de Alta Potência da ESA em Valência, Espanha, faz parte de um quarteto que está prestes a entrar em serviço no microlançador suborbital espanhol Miura 1, desenvolvido pela empresa PLD Space. Mas as quatro antenas também estão passando por uma campanha de testes separada para qualificá-las para usos futuros mais amplos.

“Existem quatro tipos diferentes de antenas, cada uma voando em pares a bordo do Miura 1”, explica Victoria Iza, engenheira de antenas da ESA.

"Uma é uma antena de sinal de satélite de navegação global, usando sinais de navegação por satélite para rastrear a posição do lançador; uma é uma antena de banda S para transmitir telemetria, além de antenas de banda C e UHF que servem ao sistema de segurança que encerrará o vôo com segurança em caso de mau funcionamento, operando de forma redundante.

"Construído pela empresa espanhola Anteral, este quarteto de antenas dielétricas conformadas - cada uma aproximadamente do tamanho de um smartphone e feita para caber no casco do estágio superior - já foi qualificada como parte do compartimento de aviônicos do Miura 1. Mas com o número de pequenos lançadores europeus está a aumentar rapidamente, apoiados pelo programa Boost! da ESA, existe potencial para estas antenas encontrarem utilizações mais amplas, pelo que estão a ser submetidas a um programa de qualificação separado."

Realizadas através do Programa Geral de Tecnologia de Apoio da ESA, ajudando a desenvolver novos produtos promissores para o espaço e o mercado aberto, as antenas estão actualmente a ser submetidas a testes ambientais, incluindo vácuo térmico, onde são expostas a vácuo sustentado e temperaturas extremas - e testes de vibração.

Estas antenas têm de sustentar ambientes termomecânicos adversos durante o lançamento, voo orbital e eventual regresso à Terra, pelo que o projecto foi apoiado pelo lado da ESA pelo engenheiro de estruturas Gonçalo Rodrigues e pelo engenheiro térmico Miguel Copano.

Os principais fatores de estresse são as vibrações que se propagam a partir dos motores a jato do veículo lançador, os choques resultantes da carenagem e da separação dos estágios e as temperaturas extremas resultantes dos fluxos aerotérmicos e - uma vez em órbita - da exposição alternada ao Sol e ao espaço frio.

Para verificar se os projetos das antenas podem não apenas sobreviver, mas continuar operando conforme planejado, a equipe empregou uma combinação de simulações de computador e instalações de teste no solo, incluindo agitadores eletromagnéticos, mesas de piro-choque e câmaras de vácuo térmico.

“A maior parte dos testes foi realizada na Universidade Pública de Navarra, UPNA, mas o Laboratório de Radiofrequência de Alta Potência da ESA foi utilizado para testes de descarga corona”, acrescenta Victoria.

"Quando uma antena de radiofrequência é cercada por uma quantidade vestigial de atmosfera - como quando um lançador está saindo ou retornando para uma atmosfera planetária - então existe o potencial para que esse ar seja ionizado pelo sinal de rádio, arriscando danos semelhantes a raios. descarga.

"As antenas foram colocadas neste recipiente de vidro para que os níveis de ar circundantes possam ser alterados enquanto as antenas estão em operação; o vidro não impede os sinais de rádio. Nossa campanha de testes completa será concluída em breve, ajudando as antenas a encontrar novos mercados. , não apenas para lançadores - por exemplo, sua robustez demonstrada significa que eles também poderiam ser usados ​​a bordo de sondas planetárias."